非线性建模红外光谱法测定对乙酰氨基酚原料药的含量Δ

非线性建模红外光谱法测定对乙酰氨基酚原料药的含量 Δ

曹洪伟

连云港康乐药业有限公司，江苏连云港 222100

摘要：目的:为通过红外光谱法对乙酰氨基酚进行无损检测提供了理论依据。方法：精确称量0.002-0.029对乙酰氨基酚原料，加入0.29邻苯二甲酸钾，研磨均匀，混合均匀，然后使用邻苯二甲酸钾纯化方法制备测试产物。光源采用空心阴极灯，扫描频率为30倍，分辨率为0.5cm-1，扫描范围为4000-400cm-1，测量并记录红外吸收光谱，筛选出药物的特征吸收峰以提供最佳确定属性的吸收峰。使用数学建模方法建立线性和非线性模型。结果：该实验选择使用一个弱但有特征的1016 cm-1吸收峰进行分析。通过模型的建立和计算，可以看出，非线性模型检测的精度远远高于线性模型检测，非线性模型方程的：-0.942。结论：非线性建模红外光谱法可测定对乙酰氨基酚的原料含量，适用于对乙酰氨基酚的无损在线快速质量控制。
关键词：非线性建模；红外光谱法；对乙酰氨基酚
0引言
红外光谱的发现历史悠久，但真正开始较好地使用是在上个世纪五十年代。在计算机技术不断成熟，化学计量学逐渐普及的背景下，现代近红外光谱技术成为分析技术的一场革命，因其具备分析样品直接、快速、准确且不需要预先处理样品等优点，被广泛地应用在矿物加工、食品和药品等领域。乙酰氨基酚，又名扑热息痛，是一种有效的乙酰苯胺类解热镇痛药。乙酰氨基酚的经典工业生产工艺为铁粉还原对硝基苯酚后使用乙酸和乙酸酐酰化。与阿司匹林相比，该药的解热镇痛作用较慢，但持续时间更长。当前，对乙酰氨基酚的分析方法很多，主要是紫外分光光度法（UV）和高效液相色谱法（HPLC）。为了减少和防止检测干扰，必须对上述方法进行预处理。红外光谱可以对样品进行无损和无损定量分析，具有定量快速，操作简便，样品少的优点。过去，对乙酰氨基酚的红外光谱研究主要集中在光谱分析的定性鉴定和拉曼光谱用于定性分析上，这相对简单，尚未实现药物的定量分析。近年来，利用红外光谱技术对食品的质量检测的技术日益成熟，药品理论与现代食品工业中的食品概念具有一致性，药食同源的概念深入人心，使得红外光谱法检测更加广泛。
1材料
1.1仪器
IR Affinit-1傅里叶变换红外分光光度计(日本岛津公司)；LA104电子天平[梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司]。
1.2药品与试剂
对乙酰氨基酚原料药(批号:CN-2010210,纯度>99.9%)、嗅化钾(分析纯)都是出自国药集团化学试剂有限公司。
2方法与结果
2.1样品制备与光谱采集
使用嗅觉钾作为样品的稀释剂。精确称量0.019对乙酰氨基酚原料，添加0.29嗅觉钾，研磨均匀，混合均匀，然后储存在密封的容器中（对照）。此外，精确称量0.002、0.004、0.006、0.008、0.010、0.012、0.016、0.029的对乙酰氨基酚原料，将每种0.29嗅觉钾添加到容器中，充分研磨并充分混合。密封保存（要测试的测试产品）。对于片剂，精确称量0.059对乙酰氨基酚和嗅觉钾的混合粉末，并测试每片以确保对乙酰氨基酚的含量在0.002-0.029之间。光源为空心阴极灯，扫描频率为30倍，分辨率为0.5cm-1，扫描范围为4000-400cm-1。通过上述嗅觉钾纯化方法制备的对照和测试产品，进行3次注射，取平均值并记录数据。
2.2对乙酰氨基酚的红外光谱图分析
使用“2.1”的方法收集对乙酰氨基酚（对照）的红外光谱和不同含量的对乙酰氨基酚原料的红外光谱。在1650-1300cm-1范围内有许多吸收峰，该区域的峰表明该药物具有苯环。在1016cm-1附近还有一个表观吸收峰，这是C-O单键的拉伸振动峰。另外，在苯环取代基的位置具有吸收峰，在900700cm-1的范围内。当对乙酰氨基酚与嗅觉钾的原料比例不同时，吸光度不同，对乙酰氨基酚的含量越高，吸光度越强。在测试过程中，确认了在1650cm-1处吸光度迅速增加，吸收峰吸光度基本上太大，无法达到1.5，因此吸光度较弱，但特性很强，为1016cm-1。对吸光度峰进行了分析，但未选择具有强吸光度和较弱特性的1650cm-1吸收峰，从而提高了定量分析的准确性。
2.3非线性模型建立及应用分析
制备一系列待测缩醛氨基苯酚含量分别是百分比为1，2，3，4，5，6，7和8的待测产品，并按照“2.1”的方法进行测量。结果，对乙酰氨基酚含量不同的测试产品在1016 cm-1处获得的峰值会有所不同，并且会有更明显的变化，因此对乙酰氨基酚含量为横坐标（x），而1016 cm-1的吸光度值为纵坐标（y）并将线性模型和非线性模型设置为数学建模方法（直线是线性模型，曲线是非线性模型），线性模型方程为y=0.1033x+0.2815（r=0.8931），而获得的非线性模型方程为y=0.0004x3-0.018x2 + 0.2348x+ 0.0776（r=0.942）。基本上，对乙酰氨基酚的吸光度与其含量之间存在正相关。即，对乙酰氨基酚的含量越高，吸光度值越高。线性模型的难度较小，是更传统的建模方法，已广泛用于非处方药的初步分析[1]。非线性模型是更困难的模型，并且对其应用范围有一定限制。随着对乙酰氨基酚含量的增加，在1016 cm-1处的吸光度值进一步增加，对于线性模型，r=0.8931，对于非线性模型，r=0.942。可以看出，使用红外光谱法测定对乙酰氨基酚的含量时，线性模型的检测误差较大，非线性模型的检测结果更为准确。

3讨论
对乙酰氨基酚的红外光谱分析表明，最大吸收波长为1650 cm-1。然而，作为实验的结果，当激发的吸光度太大而样品量太小时，则出现1.5的吸光度，并且无论样品的增加如何，都不会影响样品的吸光度，因此吸光度与采样量之间没有良好的定量关系。同时，当使用1016cm-1进行定量时，随着对乙酰氨基酚含量的增加，吸光度值相应增加，表现出良好的定量关系，并选择1016cm-1作为测量波数。研究发现，药物采样的准确性与测试的顺利进行直接相关。由于使用红外光谱进行定量，因此采样过程在灰浆中进行[2]。这是红外光谱法实现非破坏性分析的主要优势，也是一个局限性，因为它易于采样不准确。在该实验中，作者严格控制采样过程中对乙酰氨基酚的原料量和嗅觉钾的量（包括压缩片剂重量），以更科学地计算对乙酰氨基酚的含量，然后分析吸光度，记录光谱并建立模型。在研究过程中，应在测试之前将API研磨，以确保将API与嗅觉钾充分混合并均匀混合。特别是，在确定测试产物时，原料和嗅觉钾必须通过持续的振动彼此紧密接触。如果在执行两次检测操作后光谱重叠，并且：接近100，则表明该样品合格。为了消除检测过程中的光谱漂移，可以使用多元散射校正方法（MSC）对测得的光谱进行预处理，以消除预测中可能存在的不平等影响。一些学者研究认为，红外光谱可以提供更准确，更全面的分子结构，分子振动状态等细节，并且待测产品的制备简单，光谱峰更清晰且不易重叠，可以增加振动频率。分辨率的准确性有助于完成分析。尽管红外光谱法具有许多优点，但它也具有不可避免的缺点，例如采样精度，并且该问题使整个方法的定量精度低于UV方法和HPLC方法的定量精度。可以通过向红外光谱仪中添加更精确的采样附件来提高红外定量的准确性。作为对乙酰氨基酚API的确定结果，非线性模型方程优于线性模型方程的：并且具有更高的精度。因此，其含量可以通过非线性建模红外光谱法确定，该方法可以实现对乙酰氨基酚的无损快速在线质量控制。
参考文献：
[1]林苗苗,魏惠珍,康兴东，等.近红外光谱法测定裸花紫珠提取液中木犀草苷和毛蕊花糖苷含量[J].江西中医药大学学报,2019,31(05):64-67.
[2]刘斌,王珺,李可，等.近红外光谱法快速检测5种常见的食源性致病菌[J].食品安全质量检测学报,2019,10(18):6018-6021.